Výběrové kurzy ZS 2022
RNDr. Jiří Králík, Ph.D.
Název: Střípky z dějin fyziky
Kód: KFY/0239 Upravit předmět
Vyučující: RNDr. Jiří Králík, Ph.D.
Email: jiri.kralik@ujep.cz
Obory: Všichni z fyziky.
Požadavky: Docházka a aktivní účast na vyučování, plnění zadaných úkolů. Kurz je vhodný pro druhé a
vyšší ročníky bakalářského studia a magisterské studium.
Dotace: 0+2
KB: 2KB
Zakončení: Zápočet
Historie fyziky je velmi zapeklitá, se spoustou slepých uliček, zavádějících pojmů a nepřímočarého
uvažování. Cílem předmětu je podat absolventům základní přehled o dějinném vývoji fyziky a
podrobněji rozebrat několik důležitých událostí z moderního úhlu pohledu.
Sylabus:
- Aristarchos, Ptolemaios, atomisté, Archimedés
- Brahe, Kepler, Galilei
- Newton
- Lagrange a Hamilton
- Coulomb a Ampére
- Faraday a Maxwell
- Einstein
- Dalton, Mendělejev, Boltzmann, Gibbs
- Planck, znovu Einstein a Compton
- Heisenberg
- Schrödinger
- Elementární částice I
- Elementární částice II
Literatura:
Norsen T.: The Forest of Physics. Pig Pug Press, 2021
Holton G., Brush S. G.: Physics, the Human Adventure. Rutgers Univ. Press, 2001
Griffiths D. J.: Revolutions in Twentieth-Century Physics. Cambridge Univ. Press, 2013
Melissinos A. C., Napolitano J.: Experiments in Modern Physics. Elsevier Science, 2003
Serge E.: From Falling Bodies to Radio Waves. Dover, 1984
Shamos M. H.: Great Experiments in Physics. Dover, 1959
Štoll I.: Dějiny fyziky. Prometheus, 2009
Trigg G.: Landmark Experiments in Twentieth Century Physics. Crane, Russak and Company, 1975
doc. RNDr. Filip Moučka, Ph.D.
Název: Molekulární simulace polarizovaných modelů tekutin
Kód: KFY/0235
Vyučující: doc. RNDr. Filip Moučka, Ph.D.
Email: filip.moucka@ujep.cz,
Obory: Všichni z fyziky.
Požadavky: Základy programování fortran nebo C, základy molekulárních simulací.
Dotace: 1+2
KB: 3KB
Zakončení: Zápočet. Odevzdání protokolu o samostatném řešení zadané úlohy.
Většina molekulárních modelů tekutin i pevných látek vychází z přibližného předpokladu párové aditivity konfigurační energie. Takové modely lze simulovat pomocí běžných programů, např. LAMMPS, GROMACS, AMBER. Párově aditivní modely však trpí mnohými problémy, např. nesprávně popisují fázové rovnováhy, odezvu na elektrická pole, zpomalují dynamiku roztoků. Tyto potíže principiálně překonávají modely, které nezanedbávají polarizaci molekul. Simulace polarizovatelných modelů jsou však složitější, výpočetně nákladnější, vyžadují speciální techniky a nelze je provádět v běžných simulačních programech. Cílem výběrového kurzu je seznámit studenty s principem polarizace molekul, jeho modelováním (bodový indukovaný dipól, Drude částice na pružinách), simulačními metodami pro řešení polarizovatelných modelů (iterace dipólů a Drude částic, mnohačásticové kroky Monte Carlo). Studenti budou vyvíjet vlastní molekulárně-simulační programy, od jednoduchých výpočtů interakční energie dvou polarizovatelných částic až po simulaci moderních polarizovatelných modelů v periodických okrajových podmínkách.
Název: Molekulární simulace roztoků elektrolytů
Kód: KFY/0236
Vyučující: doc. RNDr. Filip Moučka, Ph.D.
Email: filip.moucka@ujep.cz,
Obory: Všichni z fyziky.
Požadavky: Základy programování fortran nebo C, základy molekulárních simulací.
Dotace: 1+2
KB: 3KB
Zakončení: Zápočet. Odevzdání protokolu o samostatném řešení zadané úlohy.
Semestr: ZS
Roztoky elektrolytů zahrnují nejhojnější a nejdůležitější tekutiny na Zemi, jsou obsaženy ve všech živých organismech a jsou součástí velké většiny procesů chemického průmyslu. Pro pochopení vlastností těchto tekutin a jevů, které se v nich dějí, je potřeba detailně zkoumat jejich mikroskopického chování. Mikroskopický pohled do světa roztoků pomocí skutečných experimentů je z technických důvodů velmi omezený, mikroskopické studie roztoků je možné provádět pouze pomocí počítačových simulací na molekulární úrovni. Cílem výběrového kurzu je seznámit studenty se základními problémy roztoků elektrolytů. Stručně budou uvedeny základní modely a vlastnosti roztoků. Studenti budou pomocí vlastních molekulárně-simulačních programů nebo pomocí standardních softwarových balíků GROMACS či LAMMPS zkoumat vlastnosti mikroskopických modelů roztoků elektrolytů. Získají tím přehled o důležitých vlastnostech těchto tekutin a současných možnostech jejich modelování.
Název: Počítačové praktikum statistické fyziky
Kód: KFY/0240
Vyučující: doc. RNDr. Filip Moučka, Ph.D.
Email: filip.moucka@ujep.cz,
Obory: Všichni z fyziky.
Požadavky: Znalosti z oblasti statistické fyziky.
Dotace: 0+2
KB: 2KB
Zakončení: Zápočet.
Kurz je vhodný pro studenty, kteří již splnili kurz Statistická fyzika, nebo jej souběžně s tímto VK studují. Dále je potřebná velmi základní znalost programování. Cílem kurzu je připomenout a prohloubit pochopení statistické fyziky skrze úlohy řešené pomocí metod numerické matematiky a počítačového modelování: makroskopické vlastnosti v mikrokanonickém a kanonickém souboru, chování klasického a kvantového lineárního oscilátoru, chování částice ideálního plynu, klasický ideální plyn v kanonickém a grandkanonickém souboru, Einsteinův model krystalu, záření v dutině absolutně černého tělesa, viriální koeficienty.
Mgr. Robert Seifert
Název: Praktické činnosti při vyučování fyziky
Kód: KFY/0242
Vyučující: Mgr. Robert Seifert
Email: robert.seifert@ujep.cz
Obory: Všichni z fyziky. Max. 4 studenti.
Požadavky: Ochota zamazat si ruce a spolupracovat.
Dotace: 0+2
KB: 2KB
Zakončení: Zápočet. Docházka/aktivní účast na vyučování, plnění zadaných úkolů.
Anotace:
Nejen s křídou pracuje učitel, a tak je možné, že dříve či později vás
čekají:
- práce s různými učebními pomůckami
- drobné opravy učebních pomůcek
- drobné úpravy učebních pomůcek
- vyhledávání nových učebních pomůcek
- návrhy a výroba učebních pomůcek
- správa depozitáře učebních pomůcek.
V kursu budeme v (téměř) kontrolovaném prostředí simulovat právě tyto
praktické aspekty práce učitele. Vyzkoušíme si:
- práci s funkčními pomůckami
- identifikaci chyb u nefunkčních pomůcek
- probírku a úklid depozitáře učebních pomůcek
- práci s plasty a dřevem (řezání, lepení)
- práci s dráty a drobnými elektrosoučástkami (pájení, práci s DPS)
- návrh a kresbu drobných předmětů pro 3d tisk
Literatura:
Příručka pro začínající učitele fyziky (UPOL, 2009, Karel Otruba a kol.
dostupná na webu KEF PřF UPOL: http://exfyz.upol.cz/didaktika/, přímý
odkaz tu: http://exfyz.upol.cz/didaktika/soubory/NFS_prirucka_pro_zacinajici_ucitele_FYZIKY_WEB.pdf
Mgr. Martin Novák
Název: Úvod do meteorologie
Kód: KPRF/0101
Vyučující: Mgr. Martin Novák
Email:
Obory: (jen PS) PMVT Bc., PMVT Mgr., FYZ 2ob. (old), FYZ VZ., FYZ SŠ.
Požadavky: Od 2. ročníků
Dotace: 2+0
KB: 3KB
Zakončení: Zápočet
Semestr: ZS
Anotace:
Meteorologie je vědou o atmosféře. Studuje stav atmosféry, vazby systému s dalšími jednotkami (pedosférou, hydrosférou, kryosférou, biosférou i vnějším prostředím), které atmosféru ovlivňují, ale jsou jí zároveň ovlivňovány. V předmětu Úvod do meteorologie budou studenti seznámeni s meteorologií jako vědní disciplínou, s atmosférou a jejími součástmi, zářením v atmosféře. Poskytnut bude přehled základních meteorologických prvků a jevů, včetně modelů všeobecné cirkulace atmosféry, tlakových útvarů, atmosférických front, oblaků, atmosférických srážek. Pozornost bude věnována i periodickým a aperiodickým změnám jednotlivých prvků a polí v atmosféře. Využity budou převážně metody synoptické meteorologie, které umožňují výklad jednotlivých principů s omezeným nasazením matematického aparátu. Vynechány nebudou ani způsoby antropogenní ovlivnění atmosféry, a to zejména v krátkodobém režimu (dlouhodobější vlivy spadají spíš do klimatologie). V této souvislosti se zaměříme také na meteorologické podmínky ovlivňující prostorový rozptyl látek znečišťujících ovzduší.
Sylabus:
- Historie, současnost a budoucnost meteorologie a klimatologie, atmosféra.
- Tlak, hustota a proudění vzduchu (základní vlastnosti fyzikálních polí, vertikální profily).
- Energie a záření v atmosféře (dopad na horní hranici atmosféry, průchod atmosférou, albedo,
insolace, energetická bilance). - Teplota vzduchu, vertikální zvrstvení teploty, stabilita, resp. instabilita teplotního zvrstvení.
- Voda v atmosféře, vlhkost vzduchu, mlhy.
- Oblaky (vznik, rozdělení, složení oblaků, vlastnosti základních druhů)
- Atmosférické srážky (vznik srážek, rozdělení).
- Tlakové útvary a jejich základní vlastnosti, vývoj a regenerace tlakových útvarů, jejich rozdělení,
typické počasí v nich. - Globální cirkulační systém, místní cirkulační systémy.
- Atmosférické fronty (druhy, vlastnosti, oblačné systémy a srážkové oblasti, deformace).
- Předpovídání počasí v praxi (exkurze na ČHMÚ).
- Meteorologické podmínky pro rozptyl škodlivin (teplotní inverze, jejich vznik, definice RP, možné
imisní dopady). - Meteorologická měření a pozorování (základy, klasická měření, organizace speciálních měření,
dostupnost dat, možnosti a limity jejich použití).